机械臂运动控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机械臂运动控制方法，包括机械臂的控制器分别读取3D鼠标的姿态和按键以及机械臂的位置和姿态；用3D鼠标按键切换机械臂为关节运动模式或末端运动模式；在关节运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂各关节当前位置，控制器根据采集的控制信息控制机械臂关节运动；在末端运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂末端当前位置，控制器根据采集的控制信息控制机械臂关节运动使机械臂末端到达新位置。本发明专利技术还公开了一种实现上述方法的机械臂运动控制系统。本发明专利技术能够对机械臂进行远程控制，且能够同时控制机械臂的关节运动和末端运动。

Manipulator motion control method and system

The invention discloses a manipulator motion control method, which comprises a manipulator controller reading the posture and keys of a 3D mouse and the position and posture of the manipulator, switching the manipulator to a joint motion mode or an end motion mode with a 3D mouse button, and collecting the control information of a 3D mouse in a joint motion mode. The current position of each joint of the manipulator is acquired, and the controller controls the joint motion of the manipulator according to the collected control information. In the end movement mode, the controller collects the control information of the 3D mouse and obtains the current position of the end of the manipulator. The controller controls the joint motion of the manipulator according to the collected control information to make the end of the manipulator reach. New position. The invention also discloses a robot arm motion control system realizing the above method. The invention can control the manipulator remotely, and can control the joint movement and the end movement of the manipulator simultaneously.

【技术实现步骤摘要】
机械臂运动控制方法及系统
本专利技术属于机械控制
，特别涉及一种机械臂欲动控制方法及系统。
技术介绍
目前在工业现场主要是使用示教以及在线编程的方式控制机械臂的应用，这种方法已经较为成熟并被各大机器人厂商广泛采用。但在很多情况下，例如在需要远程控制机械臂或者没有足够条件安装示教器的情况下上述方法并不适用。尤其是对于安装在移动平台上的机械臂而言，无法通过有线连接示教器的方式来控制机械臂的运动。此外现有技术中还可以使用遥控操作杆对机械臂进行简单的远程控制，但无法达到同时对机械臂进行关节运动控制和末端运动控制的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能够对机械臂进行远程控制，且能够同时控制机械臂的关机运动和末端运动的机械臂运动控制方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的机械臂运动控制方法包括以下步骤：S1：机械臂的控制器分别读取3D鼠标的姿态和按键以及机械臂的位置和姿态。S2：用3D鼠标按键切换机械臂为关节运动模式或末端运动模式。在关节运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂各关节当前位置，控制器根据采集的3D鼠标控制信息计算机械臂对应关节相对于当前位置的增加或者减少值，并将新的关节位置发送到机械臂，机械臂运动到新的坐标位置。在末端运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂末端当前位置，控制器根据采集的3D鼠标的控制信息计算机械臂末端相对于当前坐标的坐标轴的增加或者减少值，并将新的坐标值发送到机械臂，机械臂运动到新的坐标位置。在上述技术方案中，控制器采集3D鼠标的控制信号以及机械臂当前的位置和姿态数据，并根据所述控制信号、位置和姿态数据控制机械臂做出相应运动，从而实现了利用3D鼠标对机械臂运动的控制。由于3D鼠标外形小巧，使用方便，因而利用其对机械臂运动进行控制既具有更好的便捷性，又能够扩展适用环境，例如不适合有线连接示教器的环境。上述技术方案利用3D鼠标按键切换机械臂为关节运动模式或末端运动模式，进而控制器根据3D鼠标的控制信息分别对机械臂进行关节运动控制或者末端运动控制，从而达到了同时控制机械臂的关机运动和末端运动的目的，使得机械臂的运动更加精确，加之3D鼠标本身使用的便捷性，也使得机械臂的运动控制的灵活性更高。作为本专利技术技术方案的进一步改进，在关节运动模式下，3D鼠标左右移动控制机械臂第一关节正反转动，3D鼠标前后移动控制机械臂第二关节正反转动，3D鼠标上下移动控制机械臂第三关节正反转动，3D鼠标长按按键加左右移动控制机械臂第四关节正反转动，3D鼠标长按按键加前后移动控制机械臂第五关节正反转动，3D鼠标长按按键加上下移动控制机械臂第六关节正反转动。在末端运动模式下，3D鼠标上下移动控制机械臂末端相对于基坐标系Z轴上下运动，3D鼠标前后移动控制机械臂末端相对于基坐标系X轴前后运动，3D鼠标左右移动控制机械臂末端相对于基坐标系Y轴前后运动，3D鼠标长按按键加上下移动控制机械臂末端相对于基坐标系Z轴正反转动，3D鼠标长按按键加前后移动控制机械臂末端相对于基坐标系X轴正反转动，3D鼠标长按按键加左右移动控制机械臂末端相对于基坐标系Y轴正反转动。上述技术方案充分利用了3D鼠标的立体控制功能，通过3D鼠标本身的姿态变化即可实现对机械臂运动的全方位立体控制，控制过程更加便捷灵活。由于机械臂的每个关节均能够得到控制，进一步提高了机械臂运动的精确性。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述控制器与3D鼠标之间和/或所述控制器与机械臂之间采用无线通讯，从而使得本方法不受线路的限制，适合于各种使用情景下，例如在移动平台上或者其他不适合使用线路以及示教器的情景下的机械臂的运动控制，适用范围更广，并且采用无线通讯方式也实现了对机械臂的运动的远程控制。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述控制器与机械臂之间采用基于TCP/IP协议的无线连接，传输距离远，适合于控制器对机械臂的远程控制。所述控制器与机械臂之间采用socket方式进行数据传输，适合于控制器与机械臂之间的数据传输和远程控制。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的机械臂运动控制系统包括控制器以及3D鼠标，所述控制器分别与3D鼠标以及机械臂进行数据传输，所述控制器用于采集3D鼠标的控制信号以及机械臂当前的位置和姿态数据，并根据所述控制信号、位置和姿态数据控制机械臂做出相应运动。在上述技术方案中，控制器采集3D鼠标的控制信号以及机械臂当前的位置和姿态数据，并根据所述控制信号、位置和姿态数据控制机械臂做出相应运动，从而实现了利用3D鼠标对机械臂运动的控制。由于3D鼠标外形小巧，使用方便，因而利用其对机械臂运动进行控制既具有更好的便捷性，又能够扩展适用环境，例如不适合有线连接示教器的环境。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述机械臂的运动包括关节运动和末端运动，从而控制器根据3D鼠标的控制信息分别对机械臂进行关节运动控制或者末端运动控制，达到了同时控制机械臂的关机运动和末端运动的目的，使得机械臂的运动更加精确，加之3D鼠标本身使用的便捷性，也使得机械臂的运动控制的灵活性更高。作为本专利技术技术方案的进一步改进，通过所述3D鼠标按键切换关节运动模式和末端运动模式，切换便利性更高。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述控制器与3D鼠标之间和/或所述控制器与机械臂之间采用无线通讯，从而使得本系统不受线路的限制，适合于各种使用情景下，例如在移动平台上或者其他不适合使用线路以及示教器的情景下的机械臂的运动控制，适用范围更广，并且采用无线通讯方式也实现了对机械臂的运动的远程控制。附图说明图1是本专利技术具体实施方式的系统示意图。图2是本专利技术具体实施方式中六关节机械臂的结构示意图。图3是本专利技术具体实施方式中3D鼠标的动作示意图。图中：1，3D鼠标；1.1，按键；2，控制器；3，机械臂；6-1，第一关节；6-2，第二关节；6-3，第三关节；6-4，第四关节；6-5，第五关节；6-6，第六关节；6-7，机械臂末端。具体实施方式在本文所给出的实施方式中，该机械臂运动控制方法，包括以下步骤：S1：机械臂3的控制器2分别读取3D鼠标1的姿态和按键以及机械臂3的位置和姿态。S2：用3D鼠标1的按键切换机械臂3为关节运动模式或末端运动模式，例如可以采用双击按键的方式进行切换。在关节运动模式下，控制器2采集3D鼠标1的控制信息并获取机械臂3各关节当前位置，控制器2根据采集的3D鼠标1控制信息计算机械臂3对应关节相对于当前位置的增加或者减少值，并将新的关节位置发送到机械臂3，机械臂3运动到新的坐标位置。在末端运动模式下，控制器2采集3D鼠标1的控制信息并获取机械臂末端6-7当前位置，控制器2根据采集的3D鼠标1的控制信息计算机械臂末端6-7相对于当前坐标的坐标轴的增加或者减少值，并将新的坐标值发送到机械臂3，机械臂3运动到新的坐标位置。如图1所示，在本文所给出的实施方式中，用于实现上述机械臂运动控制方法的机械臂运动控制系统包括控制器2以及3D鼠标1，控制器2分别与3D鼠标1以及机械臂3进行无线通讯，控制器2用于采集3D鼠标1的控制信号以及机械臂3当前的位置和姿态数据，并根据控制信号、位置和姿态数据控制机械臂3做出相应运动。机械臂3的运动包括关节运动和末端运动，且是通过3D鼠标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.机械臂运动控制方法，包括以下步骤：S1：机械臂的控制器分别读取3D鼠标的姿态和按键以及机械臂的位置和姿态；S2：用3D鼠标按键切换机械臂为关节运动模式或末端运动模式；在关节运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂各关节当前位置，控制器根据采集的3D鼠标控制信息计算机械臂对应关节相对于当前位置的增加或者减少值，并将新的关节位置发送到机械臂，机械臂运动到新的坐标位置；在末端运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂末端当前位置，控制器根据采集的3D鼠标的控制信息计算机械臂末端相对于当前坐标的坐标轴的增加或者减少值，并将新的坐标值发送到机械臂，机械臂运动到新的坐标位置。

【技术特征摘要】
1.机械臂运动控制方法，包括以下步骤：S1：机械臂的控制器分别读取3D鼠标的姿态和按键以及机械臂的位置和姿态；S2：用3D鼠标按键切换机械臂为关节运动模式或末端运动模式；在关节运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂各关节当前位置，控制器根据采集的3D鼠标控制信息计算机械臂对应关节相对于当前位置的增加或者减少值，并将新的关节位置发送到机械臂，机械臂运动到新的坐标位置；在末端运动模式下，控制器采集3D鼠标的控制信息并获取机械臂末端当前位置，控制器根据采集的3D鼠标的控制信息计算机械臂末端相对于当前坐标的坐标轴的增加或者减少值，并将新的坐标值发送到机械臂，机械臂运动到新的坐标位置。2.根据权利要求1所述的机械臂运动控制方法，其特征在于：在关节运动模式下，3D鼠标左右移动控制机械臂第一关节正反转动，3D鼠标前后移动控制机械臂第二关节正反转动，3D鼠标上下移动控制机械臂第三关节正反转动，3D鼠标长按按键加左右移动控制机械臂第四关节正反转动，3D鼠标长按按键加前后移动控制机械臂第五关节正反转动，3D鼠标长按按键加上下移动控制机械臂第六关节正反转动。3.根据权利要求1或2所述的机械臂运动控制方法，其特征在于：在末端运动模式下，3D鼠标上下移动控制机械臂末端相对于基坐标系Z轴上下运动，3D鼠标前后移动控制机械臂末端相对于基坐标系X轴前后运动，3D鼠标左右移...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，李建行，张同勋，王春颖，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37